Методи, обладнання та обмеження.
При виборі метода та обладнання для видалення заліза з води Вам необхідно дотримуватись тільки одного правила – ПРАВИЛ НЕМАЄ. Всі успішні рішення, як і в інших проблемних сферах – це рішення, які базуються на поєднані теорії та досвіду в різних пропорціях.
Технології та обладнання.
Ті «рецепти», які працюють з однією водою, виявляться абсолютно непридатними для іншої води, навіть якщо загальний вміст заліза буде повністю індентичним. Фактичні результати застосування тієї чи іншої технології або обладнання напряму залежать від температури води, рівня рН, загальної лужності, загальної жорсткості, вмісту кисню, вуглекислоти та сірководню в воді, окислності та ряду інших «факторів впливу». Більшість невдач поянюється неправильним вибором технології та обладнання без врахування реальних фізичних властивостей та хімічного складу води. Важливо слідувати рекомендаціям виробника у відношенні швидкості потока, швидкості зворотньої промивки, максимального вмісту заліза і великої кількості інших обмежень , визначених виробником, наскільки вони не здавалися Вам малозначушими. Диявол завжди ховається в дрібницях.
Окислення і фільтрація.
Большість систем знезалізнення води основані на принципі окислення розчиненого заліза та перетворення його з розчинної двовалентної форми в нерозчинну триваленту форму. Окислене залізо можна фільтрувати. З цієї причини найбільш популярне, широко застосовуване та унівесальне обладнання для знезалізнення води — фільтри з протиточним способом промивки. Відсутність прамивки з достатньою швидкістю потока та недостатня частота регенерацій — основні помилки і причини відмов таких фільтрів за кілька місяців експлуатації. Інша причина незадовільного результату роботи таких фільтрів — низький рН оброблюваної води та його ігнорування при проектуванні системи знезалізнення.
Іонообмінні пом’ягшувачі.
Іонообмінні пом’ягшувачі видаляють з води двоваленте залізо без його попереднього окисення. Катіонообмінна смола обмінює іони заліза разом з іонами кальція та магнія на іони натрія в процесі, відомому як пом’ягшення води. Пом’ягшувачі переважно використовують для видалення відносно низьких концентрацій заліза ( до 5 мг/л) за умови що все загальне залізо в воді — двоваленте.
Окислене залізо неприпустиме для роботи іонообмінного помягшувача. З цієї причини рН води грає ключову роль та визначає те, як швидко відбувається перетворення двовалентного заліза в тривалентне. Важливо розуміти, що іонообмінні пом’ягшувачі працюють краще і з більшим терміном служби при рН<7 і навпаки. Окисене залізо незворотнім чином забруднює смолу та блокує іонообмінні центри.
Висока концентрація сольового розчину для регенерації, велика тривалість зворотнього промивання, часті регенерації і періодичне застосування спеціальних реагентів для вилучення окисленого заліза зі смоли — кроки, направлені на подовження життєвого циклу пом’ягшувача. Однак, в будь-якому випадку іонообмінна смола в кінцевому рахунку «програє битву» залізу та буде потребувати заміни.
Вибір фільтрувального завантаження.
Кажен метод обробки буде мати як слабкі, так і сильні сторони. Так само як і при виборі обладнання для отримання найкращого результату вибір фільтрувального середовища основується на прямих рекомендаціях виробника. Отримання найкращого результату буде базуватись на розумінні існуючих обмежень з боку фільтрувального середовища та можливостей обладнання.
Фільтрація заліза з попереднім дозуванням різних окисників заліза -найбільш розповсюджений метод видалення заліза з води. В залежності від вибраного фільтрувального середовища для окислення заліза може застосовуватись атмосферний кисень (аерація), озон, хлоровмістні окисники, перекис водню.
Pyrolox (піролюзит, бета-діоксид марганцю).
Pyrolox – це природний рудний матеріал, здатний видаляти залізо, марганець та сірководень в великих кількостях. Pyrolox не потребує хімічних реагентів для регенерації — тільки протиточна промивка з достатньою швидкістю. Однак, ефективність Pyrolox залежить від достатньої кількості розчиненого кисню в оброблюваній воді, що може потребувати стадію попереднього окислення.
Birm.
Birm здатний видаляти залізо та марганець із води, яка не містить сірководень. Birm ефективно функціонує в присутності кисню в воді, що передбачає наявність стадії попередньої аерації води.
REDOX (KDF-85)
KDF-85 – середовище з двох різнородних металів– міді (85%) та цинку (15%). залізо видаляється в присутності кисню. Невелике електричне поле попереджує бактеріальне розмноження в середовищі та робить KDF-85 практично єдиним ефективним завантаженням у відношенні до бактеріального заліза та водоростей, яке забезпечує повноцінний бактеріостатичний ефект. Ефективно видаляючи залізо, сірководень, хлор та важкі метали, KDF-85 не ефективний у відношенні до марганцю в воді.
Серед багатьох переваг KDF-85 є один «важкий» недолік – його екстремально висока вага. KDF-85 значно важче Pyrolox та потребує для зворотньої промивки шівидкості 72 м/ч(!). Тому для застосування KDF-85 типорозмір фільтра буде мати критичне значення.
Katalox Light (рамсделліт, гамма-діоксид марганцю).
Серед усіх типів завантажень, що закінчуються на -OX (окислювальне середовище), окремо виділяється Katalox Light. Фільтрувальне середовище «останнього покоління» виділяється винятковою окисною здатністю та відносно легкою вагою. Його спільне застосування у комбінації з перекисом водню дозволяє окислювати найважчі домішки у масивних концентраціях. Гамма-діоксид марганцю у складі поверхневого шару Katalox Light активує розпад H2O2 до води з проміжним утворенням виключно хімічно активного гідроксилу-радикалу, більш потужного порівняно з традиційним хлором і навіть озоном. Katalox Light також поєднується зіншими типами окисників: атмосферним киснем, озоном, натрію гіпохлоритом, діоксидом хлору. Pyrolox і Birm «не працюють» з перекисом водню (інактивація та руйнування), Katalox Light, навпаки, активує та посилює окисну дію перекису водню, створюючи «комбінацію» для швидкого та потужного руйнування окислюваних домішок.
Каталізатори процеса.
Після того, як Ви вибрали фільтр, який задовольняє вимогам зворотньої промивки та швидкості обробки, наступний крок – аналіз властивостей самої води. Необхідно визначити вміст кисню і рН води, визначитись з попередньою стадією підготовки води для забезпечення ефективної роботи вибраного фільтра знезалізнення.
Роль рН.
Водневий показник рН визначає швидкість, з якою розчинене залізо перетворюється в окислену форму. Чим вище рН, тим вище швидкість окислення і, відповідно, вище швидкість видалення заліза з води. Високий рН – вирішальний фактор при виборі фильтра-знезалізувача, за винятком обладання,яке працює на принципах «іонного обміну». Для застосування фільтра-знезалізувача рН≥7 обовязковий для коректного окислення заліза, а рН 8-8,5 робить вірогідність успішного знезалізнення води максимальною. Якщо для знезалізнення необхідно підвищувати рН в воду дозують карбонат натрія (кальциновану соду) або гідроксид натрія (каустичну соду). Примусове дозування, як метод підвищення рН, переважає пасивний метод розчинення карбоната кальція або оксида магнія в якості наповнювачів наполнителей фільтра-нейтралізатора рН.
Попереднє окислення.
Для роботи більшості безреагентних фільтрів-знезалізувачів достатня невеликого вмісту в воді розчиненого кисню для підтримки каталітичної активності фільтрувального завантаження. Стадія попереднього окислення застосовується тоді, коли кисень в воді відстуній або його концентрація неприйнятно низька. Стадія попереднього окислення включає аерацію, озонування, хлорування, дозування перекису водню.
Дозування хімічних реагентів.
Дозування в трубопровід з водою карбоната натрія або гідроксида натрія для ппідвищення рН, а також 5-10% розчину гіпохлорита або 7% розчину перекису водню для окислення в дезінфекції води – стандартна практика. При одночасному застосуванні різних хімічних реагентів важливо розуміти їх сумісність. Для кращого резальтата важливо діяти за рекомендаціями стосовно об’єму дозування та у відповідності до конструктивних особливостей систем дозування.
Аерація.
Подачу атмосферного кисню в воду при напірній аерації виконують активно – за допомогою безмасляного компресора або пасивно – за допомогою повітряного інжектора (системи Вентурі). Інжектор потребує точності налаштування (швидкість потока, перепад тиску), інсталюється в лінію зі стабільною швидкістю потока (між насосом та гідроакумулятором) та потребує планового обслуговування (блокування окисленним залізом, на вказує підвищення диференціала тиску). Компресор дозволяє подавати в воду більший об’єм повітря. В напірному варіанті аерації застосовують контактну ємність для експозиції та статичний міксер для покращеного масопереносу.
Озон.
Озон — потужний окисник, здатний ефективно окислювати високі концентрації заліза. В напірному варіанті озонування застосовують пасивний інжектор Mazzei та ультрафіолетовий озонатор VIQUA S2Q або S8Q в контурі рециркуляції з контактною ємністю, клапаном-повітрявідділювачем та циркуляційним насосом підвищення тиску, в безнапірному варіанті – вповітряний низьконапірний компресор з ультрафіолетовим озонатором, силіконові трубки та камінь-розпилювач, встановлені в атмосферній контактній ємкості. Для озонування або хлорування важливо розуміти всі тонкощі оргінізації процеса.
Перекис водню.
Перекис водню – один із найсильніших окислювачів у природі. Окислювальний потенціал перекису водню в 28 разів вищий, ніж у хлору. На відміну від хлор-реагентів перекис водню містить лише атоми водню та кисню, розщеплюючись на молекулу води та активний атом кисню. Попередня стадія окислення перекисом водню складається з дозуючого насоса, резервуару для зберігання водного розчину пероксиду та статичного міксера для інтенсифікації масопереносу. Фільтр — знезалізувач з протиточним способом промивання повинен містити завантаження, сумісне з перекисом водню. Pyrolox чи Birm не підходять. Для окислення заліза, сірководню, марганцю та інактивації залізо-бактерій застосовують 7% водний розчин перекису водню, безпечний у побутовому варіанті використання. Як фільтруюче середовище — Katalox Light або спеціальні каталітичні активовані вугілля (Centaur, GAC PLUS, CX-MCA).
